最危险的飞机:直升机是怎样操纵的?
最危险的飞机是怎样操纵的?
如果把航天飞机、战斗机、舰载机和直升机按危险程度排序,那么最危险的飞机是哪一个呢?答案是直升机。航天飞机现在基本都是无人了,战斗机需要飞行员做频繁的机动飞行,舰载机在航母上起飞降落时是极其危险的,而这些的操作难度都赶不上直升机。这一切都是直升机特殊的结构和复杂的控制系统造成的。
直升机与固定翼飞机相比,有着自己与众不同的特点。首先就是机翼的不同。直升机的桨叶是不断转动的,升力的产生就是因为桨叶具有倾角,与空气相对运动造成桨叶上下速度不同。其次,直升机可以垂直起降,对场地的要求较小。如果战斗机的跑到受到破坏,飞机很难起飞。像F35这种号称可以垂直起降的飞机在满载荷时也不再能垂直起飞了。其三直升机可以空中悬停,还可以任意方向飞行。旋翼飞机不仅可以左右平动,还可以倒飞。其四,直升机速度低,航程短,噪声的。持续的噪声会造成飞行员的判断力下降,增加危险。
直升机能够产生升力是因为螺旋桨的转动。但是,这也同样产生了不平衡力矩。这意味着机身也会转动。为了避免这种现象的产生,在直升机的尾部会增加一个尾桨,它起到了平衡机身的作用。
基于力矩平衡的原理,产生了多种不同型式的直升机。
第一种就是单旋翼尾桨直升机。
这种直升机是使用范围最多的直升机,能够达到90%。如果仔细观察直升机的桨叶,可以发现桨叶并不在一个平面上,而是形成了一个锥角。当进行总距操纵时,桨盘向上移动所有叶片的迎风角增加,升力增加,飞机就可以向上运动。直升机向前移动时,驾驶员前拉杆,桨盘前倾,进行变距操纵。此时浆片不同位置迎风角不同。前方桨叶角减小,后方桨叶迎风角变大。所以后方升力大于前方,使飞机向前飞行。
同理,当桨盘右倾,直升机向右飞,桨盘左倾,直升机向左飞,当桨盘后倾时,直升机就能够倒飞了。值得注意的一点是,这里的左飞右飞与固定翼飞机不同。固定翼飞机的方向改变叫做偏航,是指机头朝向的改变。而直升机由于桨盘的变距操作造成的左右飞行是平动,整个直升机的机头方向不变,是整体的左右移动。那么直升机是怎样改变航向的呢?这个靠的就是尾浆。我们前面讲了,尾桨的作用是平衡力矩,保持稳定。但如果刻意的改变尾浆转速,使得力矩不平衡,那么机身就会旋转,这样机头方向改变,实现了偏航。
当然,直升机的总类不知这种,常见的还有共轴双旋翼直升机,纵列双旋翼直升机。
这种类型的直升机具有两个螺旋桨,它们转向相反,以此平衡力矩。当直升机想要改变航向时,两个螺旋桨转速不同,从而改变方向。这有点向坦克依靠两条履带的速度不同而改变方向。
当飞机起飞时,两个旋翼水平向上,与直升机原理相同。当飞起来后,螺旋桨方向改变,变成了垂直向前,此时与固定翼的螺旋桨飞机道理相同这样就可以兼顾了直升机与固定翼飞机的有点。当然,这种设计的复杂性大大增加。
由于直升机机翼的特点,使得他不稳定性极大,特别是在悬停的时候,由于飞机静止,辅助稳定的机翼不起作用。这是需要驾驶员频繁的操作。即便在自动控制系统快速发展的今天,直升机的稳定性仍然是一大问题。它的解决仍需要技术的发展。
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